Как обновить старую укупорочную машину?

Укупорочная машина остаются одним из неизменных элементов упаковочных линий. Они закрывают контейнеры с высокой скоростью, день за днем, часто выполняя миллионы циклов между капитальными ремонтами. Однако за последние два десятилетия технологии вокруг них существенно изменились. Машины, построенные пятнадцать или двадцать лет назад, были рассчитаны на механическую надежность и базовую повторяемость. Сегодняшние производственные требования включают ужесточение допусков, сокращение времени переналадки, отсутствие дефектов во многих категориях, полную отслеживаемость и возможность сбора значимых данных о производительности.

Полная замена укупорочной машины по-прежнему является правильным решением в некоторых случаях, особенно когда базовая рама, трансмиссия или револьверная головка достигли конца своего механического срока службы. Однако во многих ситуациях основная механическая конструкция все еще находится в хорошем состоянии. Ограничения заключаются в системе управления, точности измерения, механизмах настройки, возможности обнаружения дефектов и отсутствии данных в реальном времени. Модернизация и модернизация дают возможность приблизить старые машины к текущему уровню производительности без полных капитальных затрат, длительных затрат времени и перерывов в производстве, связанных с совершенно новой машиной.

Когда модернизация имеет больше смысла, чем замена

Решение между модернизацией и заменой обычно сводится к четырем основным вопросам.

Во-первых, исправна ли механическая основа? Многие укупорочные машины начала 2000-х годов (а в некоторых случаях даже конца 1990-х годов) используют чугунные или тяжелые стальные рамы, подшипники увеличенного размера и прочные зубчатые передачи. При правильном обслуживании эти компоненты часто имеют срок службы в несколько десятков лет. Если револьверная головка, узлы шпинделя, приводные валы и основная рама не имеют значительного износа, трещин или чрезмерного люфта, фундамент стоит сохранить.

Во-вторых, каковы основные недостатки в производительности? Распространенные жалобы на старые машины включают непостоянный крутящий момент, высокий процент дефектов некоторых типов крышек, длительное время переналадки, частое ручное вмешательство, отсутствие автоматической отбраковки и отсутствие полезных производственных данных. Если эти проблемы связаны с устаревшими элементами управления, отсутствующими датчиками или механическими механизмами регулировки, которые трудно точно воспроизвести, их обычно можно решить путем целенаправленных обновлений.

В-третьих, как соотносятся стоимость и сроки? Полная замена включает в себя покупку нового оборудования, доставку, установку, обучение операторов, проверку и часто перемещение или перепланировку линии. Модернизация фокусирует расходы на самых слабых частях существующей машины. Время простоя обычно измеряется днями или несколькими неделями, а не месяцами.

В-четвертых, каковы будущие ожидания? Если в ближайшие годы на линии потребуется использовать новые типы укупорочных средств, более легкие контейнеры, более высокие скорости или более строгую документацию по качеству, модернизация может устранить разрыв между нынешней машиной и этими требованиями, не прибегая к немедленной покупке новой.

Когда ответ на эти вопросы говорит в пользу сохранения базовой машины, модернизация становится логичным путем.

Технологии, которые приносят максимальную пользу при модернизации

Три категории технологий неизменно обеспечивают наибольший прирост производительности при применении к старым укупорочным машинам: автоматизация на основе сервоприводов, визуальный контроль и цифровой мониторинг с возможностью передачи данных.

Модернизация сервоприводного движения и управления

В старых укупорочных машинах часто используются двигатели с фиксированной скоростью, механические кулачковые приводы, системы сцепления-тормоза и винты ручной регулировки. Эти меры были приемлемы, когда допуски были шире и замены происходили нечасто. Сегодня серводвигатели и приводы обеспечивают гораздо более точное управление.

Замена двигателей главного привода сервосистемами позволяет изменять профили скорости во время цикла нанесения колпачка. Машина может быстро ускоряться до положения укупорки, плавно замедляться при приложении крутящего момента и плавно реверсировать, если это необходимо для определенных лент с защитой от несанкционированного доступа. Это уменьшает повреждение крышек, улучшает повторяемость крутящего момента и снижает механические удары по контейнерам.

Сервоуправление крутящим моментом также обеспечивает прямой контроль приложенного крутящего момента с обратной связью. Вместо того, чтобы полагаться на давление воздуха или настройки пружины, система измеряет потребление тока или использует специальные датчики крутящего момента для проверки соответствия каждого затвора техническим характеристикам. Заявки, выходящие за пределы допустимого диапазона, могут привести к немедленному отклонению.

Переналадка становится значительно быстрее. Вместо регулировки десятков механических точек с помощью гаечных ключей и манометров операторы выбирают сохраненный рецепт на сенсорном экране. Сервоприводы автоматически перемещают головки, шпиндели, ремни и направляющие в правильные положения. Некоторые линии, на изменение формата которых раньше требовалось от двух до четырех часов, теперь выполняют задачу менее чем за пятнадцать минут.

Системы визуального контроля

Технология Vision изменила контроль качества на линиях укупорки. В старых машинах обычно использовались механические щупы, датчики приближения или визуальный контроль оператора. Эти методы пропускают многие дефекты, особенно на более высоких скоростях.

Современные системы технического зрения используют одну или несколько камер высокого разрешения, расположенных после укупорочной станции. Освещение тщательно спроектировано — обычно это комбинация рассеянной подсветки, кольцевых источников света или направленных точечных светильников — для создания четкого контраста между крышкой, контейнером и фоном.

Система может проверить:

• Наличие колпака
• Правильная ориентация колпачка (например, логотип вертикально)
• Правильная глубина посадки
• Выравнивание полос защиты от несанкционированного доступа
• Отсутствие трещин и деформаций.
• Правильный цвет или тип (когда несколько SKU работают в одной строке)

Усовершенствованные системы также считывают коды даты, номера партий или 2D-коды на крышке или горлышке и сверяют их с производственным заказом. Отбракованные контейнеры перенаправляются с помощью пневматического толкающего цилиндра или воздушной струи, прежде чем они достигнут следующей машины.

Интеграция обычно проста. Камеры монтируются на существующих конвейерных рельсах или на небольшом добавленном мосту над разгрузочным звездочкой. Изображения обрабатываются в режиме реального времени, а сигналы отбраковки отправляются на простую пневматическую станцию ​​отбраковки.

Цифровой мониторинг и передача данных

Добавление датчиков и современного человеко-машинного интерфейса превращает укупорочную машину из черного ящика в источник полезной информации. Типичные контролируемые переменные включают в себя:

• Индивидуальный крутящий момент шпинделя
• Время цикла на контейнер
• Количество отклонений по типу
• Потребление тока двигателем
• Давление воздуха в ключевых точках
• Вибрация в критических подшипниках
• Температура двигателей или редукторов
• Эти данные отображаются на локальном сенсорном экране на информационных панелях в реальном времени. Операторы видят текущую эффективность, процент брака и любые сигналы тревоги. Бригады технического обслуживания могут просматривать исторические тенденции, чтобы выявить постепенные изменения, сигнализирующие об износе.

Многие модификации также включают возможность подключения к общезаводской системе. Данные о производстве, причинах простоев, типах дефектов и показателях OEE отображаются на информационных панелях, доступных на настольных компьютерах или мобильных устройствах. При интеграции с системой управления производством укупорочная машина может отправлять оповещения, когда производительность выходит за пределы допустимых диапазонов.

Пошаговый процесс модернизации

Хороший проект модернизации следует четкой последовательности, которая обеспечивает правильное выполнение работы и максимально короткие перерывы в производстве.

• Оцените текущую машину
  Потратьте время на то, чтобы понять, как машина работает в данный момент. Измерьте текущую выходную скорость, насколько крутящий момент варьируется от бутылки к бутылке, сколько времени занимает переналадка, какие дефекты возникают чаще, сколько происходит незапланированных простоев и что говорят операторы о поведении машины. Сделайте четкие фотографии ключевых областей и запишите размеры критических размеров. Эта информация станет вашей отправной точкой — она понадобится вам, чтобы поставить разумные цели и впоследствии доказать, что обновление действительно имело значение.
• Определите цели и определите масштаб
  Сядьте и решите, что именно вы хотите улучшить. Вам нужна более высокая скорость? Снижение уровня брака? Более быстрые переключения? Более постоянный крутящий момент крышки? Автоматический отказ от плохих бутылок? Лучший сбор данных? Расставьте приоритеты и запишите конкретные измеримые цели (например: «уменьшить изменение крутящего момента до ±5 %» или «сократить время переналадки с 3 часов до менее 30 минут»). Наличие четких приоритетов не позволяет проекту выйти из-под контроля.
• Проверить техническую возможность
  Посмотрите на существующую раму, башню, шпиндели, конвейеры и электрический шкаф. Спросите себя: может ли эта конструкция поддерживать новые двигатели, камеры, блоки управления и станцию ​​отбраковки? Достаточно ли места? Достаточно ли электропитания? Соответствуют ли действующие схемы безопасности современным стандартам? Этот шаг позволяет избежать неприятных сюрпризов во время установки.
• Проектирование и выбор компонентов
  Выбирайте серводвигатели, приводы, камеры, освещение, датчики, ЧМИ и программное обеспечение, соответствующие целям и доступному пространству. Спроектируйте все необходимые кронштейны, ограждения, пути проводки и пневматические линии. Составить электрические и пневматические схемы. Составьте полный список всего, что вам нужно купить или построить.
• Закупка и предварительная сборка
  Закажите детали. Если необходимо изготовить какие-либо кронштейны, станции отбраковки или секции конвейера, сделайте их заранее. По возможности предварительно соберите и протестируйте подсистемы на стенде (например, установите станцию ​​технического зрения и проведите мимо нее бутылки с образцами, чтобы настроить параметры освещения и проверки).
• Установка
  Запланируйте плановое отключение. Снимите старые органы управления, кулачки, сцепления, механические концевые выключатели и все остальное, что заменяется. Смонтируйте новые серводвигатели и приводы, установите камеры и освещение, добавьте HMI и механизм отклонения, перемонтируйте цепи питания и управления, а также повторно подключите воздушные линии. Работайте методично и четко обозначайте все.
• Пусконаладочные работы и настройка
  Запустите машину с реальными производственными контейнерами под пристальным наблюдением. Отрегулируйте профили скорости сервопривода, пределы крутящего момента, окна визуального контроля, время отклонения и другие параметры, пока все не будет работать гладко. Проверьте все защитные блокировки, аварийные остановки и последовательности устранения неисправностей. Соберите данные за несколько смен, чтобы убедиться, что машина достигает первоначальных целей.
• Обучение
  Обучите операторов линии работе с новым сенсорным интерфейсом, тому, как выбирать и редактировать рецепты, как устранять неисправности и какие ежедневные проверки им следует выполнять. Обучите техников по техническому обслуживанию диагностике неисправностей сервоприводов, калибровке системы технического зрения, считыванию тенденций данных и выполнению новых профилактических задач.
• Последующий мониторинг
  Дайте машине поработать несколько недель, следя за данными. При необходимости внесите небольшие корректировки. В конце периода сравните новые показатели (скорость, дефекты, время переналадки, время простоя и т. д.) с исходным базовым уровнем. Так вы докажете, что деньги были потрачены не зря.

Типичные проблемы и практические решения

Модернизация редко проходит гладко. Вот проблемы, которые часто возникают, и способы их решения:

• Недостаточно места
  Камеры, освещение, блоки управления и станции отбраковки занимают место. Используйте самые маленькие промышленные камеры и светильники, устанавливайте устройства ввода-вывода удаленно и создавайте компактные кронштейны, которые можно разместить в ограниченном пространстве.
• Имеющийся механический износ
  Изношенные подшипники, растянутые цепи, погнутые шпиндели или незакрепленные ключи повредят даже новые элементы управления. Устраните механические проблемы — или, по крайней мере, во время модернизации — чтобы новая электроника не устраняла проблемы со старым оборудованием.
• Сопоставление вышестоящих и последующих машин
  Более быстрое ограничение или другое время могут привести к созданию резервных копий или пробелов. Заранее поговорите с поставщиками наполнителя, этикетировочной машины и конвейера, чтобы можно было запланировать незначительные корректировки.
• Операторы, предпочитающие старый способ
  Некоторые люди сопротивляются изменениям, потому что их устраивает ручная регулировка. Покажите им, насколько меньше требуется физической работы и насколько быстрее происходит переналадка. Практическое обучение во время ввода в эксплуатацию обычно их выигрывает.
• Ограниченный бюджет
  Когда денег мало, делайте обновление поэтапно. Начните с объекта, приносящего наибольшую прибыль (часто отказывается от машинного зрения), затем добавьте сервоприводы, а затем, на более позднем этапе, когда появятся средства, подключите средства передачи данных.

Ожидаемые улучшения после успешного обновления

Когда модернизация спланирована и проведена правильно, компании обычно видят такие результаты:

• Производительность увеличивается на 15–40 % (благодаря более последовательному применению и гораздо более коротким переналадкам)
• Дефекты, связанные с крышкой, уменьшаются на 50–90 %
• Время переналадки сокращено на 60–90 %
• Изменение крутящего момента становится лишь частью того, что было раньше.
• Автоматическая отбраковка удаляет плохие бутылки до того, как они двинутся вниз по потоку.
• Обзор производительности машины и причин брака в режиме реального времени.
• Раннее предупреждение о механическом износе из-за вибрации, температуры или текущих тенденций
• Снижение затрат на брак и доработку
• Заметно лучшая общая эффективность оборудования (OEE) и эффективность линии.

Фактические цифры зависят от стартового состояния машины и от того, насколько комплексной является модернизация.

Тайчжоу Чуанчжэнь Машиностроительная Компания, Лтд.

Когда дело доходит до модернизации и модернизации укупорочных машин, Chuangzhen Machinery выступает надежным партнером, который понимает реальные приоритеты производственных линий. Их опыт в интеграции сервоавтоматизации, визуального контроля и цифрового мониторинга в существующее оборудование обеспечивает измеримый выигрыш в скорости, качестве крышек, времени переналадки и общей эффективности линии, не требуя полной замены оборудования.

Сосредоточив внимание на практическом проектировании, точной совместимости со старыми корпусами и башнями, а также на понятных и удобных для оператора интерфейсах, Chuangzhen Machinery делает процесс модернизации простым и эффективным. Выбор Chuangzhen означает инвестирование в решение, которое продлит срок службы ценных активов, сократит время незапланированных простоев, сократит количество отходов и обеспечит бесперебойную работу линии благодаря меняющимся требованиям к продукции и стандартам качества, обеспечивая долгосрочную производительность и уверенность на долгие годы.